JP2020026849A - 金属ばね付複合防振体 - Google Patents

Abstract

【課題】静的荷重が長期に亘って作用する場合にも永久変形を防ぐことができると共に、より優れた防振性能を実現することができる、新規な構造の金属ばね付複合防振体を提供すること。【解決手段】第一の弾性体１６と第二の弾性体１８が相互に重ね合わされており、第一の弾性体１６が第二の弾性体１８よりも高減衰の材料で形成されていると共に、荷重入力時のひずみが大きくなる歪集中部５２が第一の弾性体１６に設定されており、更に第一の弾性体１６と第二の弾性体１８で構成された複合防振体１２に対して、金属ばね１４が荷重入力方向で直列的に設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、振動伝達系の構成部材を防振連結状態で保持したり、振動伝達系の構成部材の相対変位量を制限したりする際に用いられる金属ばね付複合防振体に関するものである。

従来から、例えば、車両の開閉扉をボデー骨格に対して位置決めするドアストッパや、エンジンマウントなどの防振装置のストッパ機構に適用されるゴムストッパなどとして、複数の弾性体を重ね合わせた構造を有する複合防振体が提案されている。即ち、複合防振体は、例えば、特開２０１６−１２５５２８号公報（特許文献１）に示されたストッパーのように、ゴム状弾性体で形成された外装体と内装体が相互に重ね合わされた構造を有しており、それら外装体と内装体の硬度を相互に異ならせることにより、ばね特性の調節自由度を大きく得ることが可能とされている。

ところで、荷重の入力時に弾性体の変形によって発揮される減衰作用は、弾性体により大きなひずみが生じることで大きく発揮されることから、優れた減衰性能を得るためには、荷重の入力時の弾性体のひずみが大きくなるようにすることが望ましい。

しかしながら、特許文献１のストッパーでは、荷重の入力に際して、外装体と内装体が全体的に変形することでひずみが分散することから、発揮される減衰作用が比較的に小さく、防振性能が不十分な場合もあった。また、圧縮などの変形状態が長期に亘って持続する場合には、ストッパーの永久ひずみによる形状変化やそれに伴う防振特性の変化などが問題になりやすい。

特開２０１６−１２５５２８号公報

本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、静的荷重が長期に亘って持続的に作用する場合にも永久変形を防ぐことができると共に、より優れた防振性能を実現することができる、新規な構造の金属ばね付複合防振体を提供することにある。

以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。

すなわち、本発明の第一の態様は、金属ばね付複合防振体であって、第一の弾性体と第二の弾性体が相互に重ね合わされており、該第一の弾性体が該第二の弾性体よりも高減衰の材料で形成されていると共に、荷重入力時のひずみが大きくなる歪集中部が該第一の弾性体に設定されており、更に該第一の弾性体と該第二の弾性体で構成された複合防振体に対して金属ばねが荷重入力方向で直列的に設けられていることを、特徴とする。

このような第一の態様に従う構造とされた金属ばね付複合防振体によれば、荷重の入力によるひずみが、高減衰の材料で形成された第一の弾性体の歪集中部において集中的に生じることにより、減衰作用を大きく得ることができて、優れた防振性能を実現することができる。

しかも、第一の弾性体に対して第二の弾性体が重ね合わされていることから、例えば、第一の弾性体とは異なる材料で形成されて特性の異なる第二の弾性体を組み合わせて採用すれば、防振特性や耐久性、緩衝性などの要求性能を、より高度に実現することができる。

また、複合防振体に対して金属ばねが荷重入力方向で直列的に設けられていることから、長期に亘って静荷重が継続的に入力される場合に、金属ばねが弾性変形することで、複合防振体の永久ひずみ、特に減衰性能に優れた第一の弾性体の永久ひずみが低減されて、複合防振体の変形が抑えられる。その結果、複合防振体の耐久性の向上や、寸法変化の防止による防振性能の安定化などが図られる。

本発明の第二の態様は、第一の態様に記載された金属ばね付複合防振体において、前記金属ばねが防振対象部材への取付部を備えているものである。

第二の態様によれば、金属ばねによって複合防振体を振動伝達系の構成部材である防振対象部材に取り付けることができて、金属ばねとは別に取付用の部材を設ける場合に比して、部品点数を少なくすることができると共に、構造の簡略化も図られる。

本発明の第三の態様は、第一又は第二の態様に記載された金属ばね付複合防振体において、前記金属ばねが屈曲部で折り返された板ばねとされているものである。

第三の態様によれば、金属ばねの屈曲部を挟んだ両側が成す角度を調節することで、複合防振体の向きを簡単に調節することができる。特に、ヒンジによってボデー骨格に対して開閉可能とされた車両用開閉扉のストッパとして金属ばね付複合防振体を採用する場合には、車両用開閉扉の変位の中心であるヒンジの位置と、金属ばねの変形中心の位置とが、互いに異なることから、車両用開閉扉の変位が進行するに従って複合防振体に対する車両用開閉扉の当接態様が変化して、第一の弾性体の歪集中部にひずみをより一層集中させることなども可能になる。

本発明の第四の態様は、第一〜第三の何れか一つの態様に記載された金属ばね付複合防振体において、前記第一の弾性体と前記第二の弾性体が荷重の入力方向に重ね合わされているものである。

第四の態様によれば、例えば、高減衰の材料で形成された第一の弾性体によって優れた減衰性能を得ながら、緩衝性能に優れた材料で第二の弾性体を形成することにより、荷重入力時の衝撃や打音などを低減することができる。

本発明の第五の態様は、第四の態様に記載された金属ばね付複合防振体において、前記第一の弾性体に対して前記金属ばねが取り付けられているものである。

第五の態様によれば、第一の弾性体が高減衰を実現するために比較的に硬い場合にも、荷重入力方向で第一の弾性体の両側に第二の弾性体と金属ばねが配されることから、それら第二の弾性体と金属ばねの弾性変形によって緩衝作用を有効に得ることができる。しかも、金属ばねに取り付けられる第一の弾性体が比較的に硬くされていれば、複合防振体が金属ばねによって安定して支持されて、例えば複合防振体の車両用開閉扉などへの当接態様が安定することから、目的とする防振性能などを有効に得ることができる。

本発明の第六の態様は、第四又は第五の態様に記載された金属ばね付複合防振体において、前記第一の弾性体における前記第二の弾性体との重ね合わせ面には該第二の弾性体に向けて突出する突出部が設けられていると共に、該突出部の外周に凹部が形成されて、該凹部によって前記歪集中部が設定されているものである。

第六の態様によれば、荷重の入力によって突出部が圧縮されて、突出部がポアソン比に応じて外周へ膨らむように弾性変形することにより、突出部の外周に形成された凹部の歪集中部において大きなひずみを得ることができる。また、凹部が突出部の外周面に開口するように形成されている場合には、突出部が突出方向で圧縮されると、凹部において座屈の如き変形が生じ易く、凹部に設定された歪集中部において、第一の弾性体のひずみが集中的に大きくなることから、第一の弾性体による減衰性能を有利に得ることができる。

本発明の第七の態様は、第一〜第六の何れか一つの態様に記載された金属ばね付複合防振体において、前記第二の弾性体は、前記第一の弾性体の先端側に直列的に配置された直列配置部と、該第一の弾性体に対して並列配置された並列配置部とを備えているものである。

第七の態様によれば、荷重入力時に、第一の弾性体の先端側に直列的に配置された第二の弾性体の直列配置部が、第一の弾性体よりも優先的に圧縮変形される。それ故、例えば、第二の弾性体を第一の弾性体よりも動ばね定数の低い柔らかい材質とすることによって、変形初期の優れた緩衝性を実現することや、永久変形が生じ難い材料で形成することによって、複合防振体の永久変形を抑えることができる。

また、複合防振体に大きな圧縮荷重が作用すると、第二の弾性体が直列配置部だけでなく並列配置部においても圧縮されることによって、より硬いばね特性が発現する。これにより、例えば、金属ばね付複合防振体が車両用開閉扉のドアストッパに適用される場合において、車両用開閉扉を閉じる際の衝撃的な大荷重が入力される際に、車両用開閉扉のボデー骨格に対する相対変位量が、複合防振体の硬いばね特性によって有効に制限されると共に、車両用開閉扉の閉状態において、車両用開閉扉を車両のボデー骨格に対して適切な相対位置に保持して、車両用開閉扉のがたつきを防止することができる。

本発明の第八の態様は、第一〜第七の何れか１つの態様に記載された金属ばね付複合防振体において、前記第一の弾性体における前記第二の弾性体との重ね合わせ面に凹部が開口して、該凹部によって前記歪集中部が設定されていると共に、該凹部に差し入れられる凸部が該第二の弾性体に設けられて、該凸部が該凹部の内面に当接しているものである。

第八の態様によれば、凸部が凹部に差し入れられて当接していることにより、例えば、第一の弾性体と第二の弾性体を凸部と凹部の係止によって連結することもできる。さらに、荷重の入力によって第一の弾性体が弾性変形する際に、凹部に入り込んだ凸部が第一の弾性体によって挟み込まれて弾性変形することにより、更なる減衰作用を得ることも可能となる。

本発明の第九の態様は、第一〜第八の何れか一つの態様に記載された金属ばね付複合防振体において、車両用開閉扉と車両のボデー骨格との何れか一方に前記金属ばねが取り付けられることで前記複合防振体がそれら車両用開閉扉とボデー骨格の間に配設されるようになっており、該車両用開閉扉を閉じた状態において該複合防振体が該車両用開閉扉と該ボデー骨格の間で圧縮状態とされるものである。

第九の態様によれば、車両用開閉扉が閉じる際にボデー骨格に伝わる振動を、複合防振体の減衰作用などによって低減することができる。特に、高減衰材料で形成された第一の弾性体による減衰作用に基づいて、振動エネルギーを低減することで、ボデー骨格への振動伝達を有効に抑えることができる。

さらに、車両用開閉扉が長期間に亘って閉じた状態に維持されたとしても、金属ばねが変形することで複合防振体に永久変形が生じ難く、複合防振体による防振性能の安定化が図られると共に、閉じた状態の車両用開閉扉がボデー骨格に対して安定して位置決めされて、車両用開閉扉のがたつきが防止される。

本発明の第十の態様は、第一〜第九の何れか一つの態様に記載された金属ばね付複合防振体において、前記第二の弾性体が、前記第一の弾性体よりも圧縮永久ひずみの小さい材料で形成されているものである。

第十の態様によれば、複合防振体が高減衰材料で形成された第一の弾性体と、永久変形し難い第二の弾性体とを備えることによって、優れた防振性能や緩衝性能、位置決め性能などを実現することができる。なお、圧縮永久ひずみは、同一条件での静的な圧縮荷重履歴によって残留する歪量とする。

本発明の第十一の態様は、第十の態様に記載された金属ばね付複合防振体において、前記第一の弾性体の損失正接（ｔａｎδ）が０．３以上とされていると共に、前記第二の弾性体の圧縮永久ひずみが、８５℃の温度条件下で７０時間に亘って圧縮した場合に２５％以下とされており、更に該第一の弾性体が該第二の弾性体よりも硬くされているものである。

第十一の態様によれば、複合防振体が高減衰材料で形成された硬い第一の弾性体と永久変形し難く柔らかい第二の弾性体とを備えていることから、優れた防振性能や緩衝性能、位置決め性能などを実現することができる。

すなわち、荷重に対する変形量が小さくされた硬い第一の弾性体によって、荷重入力に対する複合防振体の変形量が制限されて、防振対象部材の変位量を制限するストッパ作用を有効に得ることができる。さらに、第一の弾性体は、損失正接（ｔａｎδ）が０．３以上とされており、振動に対する優れた減衰作用を発揮することから、入力振動が有効に低減される。

一方、荷重に対する変形量が大きくされた柔らかい第二の弾性体によって、例えば、防振対象部材の間で複合防振体が挟まれた状態で振動が入力される場合に、振動絶縁作用によって振動の伝達を抑えることができると共に、防振対象部材の複合防振体を介した防振連結状態が安定して維持される。さらに、第一の弾性体よりも柔らかい第二の弾性体は、入力に対する変形量が比較的に大きくなるが、圧縮永久ひずみが８５℃の温度条件下で７０時間に亘って圧縮した場合に２５％以下とされていることから、長期に亘って圧縮状態とされたとしても、永久変形による性能の低下などが問題になり難く、優れた耐久性を実現できる。

本発明の第十二の態様は、第一〜第十一の何れか一つの態様に記載された金属ばね付複合防振体において、前記第一の弾性体がスチレン系ゴム又はブチル系ゴムとされているものである。

第十二の態様によれば、スチレン系ゴム又はブチル系ゴムによって、損失正接が大きく減衰性能に優れた第一の弾性体を得ることができる。

本発明の第十三の態様は、第一〜第十二の何れか一つの態様に記載された金属ばね付複合防振体において、前記第二の弾性体が天然ゴム又はブタジエン系ゴムとされているものである。

第十三の態様によれば、天然ゴム又はブタジエン系ゴムによって、永久変形し難い第二の弾性体を得ることができる。

本発明によれば、荷重入力時のひずみが第一の弾性体の歪集中部に集中することで優れた減衰作用が発揮されて、エネルギー減衰による防振効果を有利に得ることができる。さらに、金属ばねが設けられていることによって、静的な荷重が長期に亘って作用する場合にも永久変形を生じ難く、優れた耐久性や安定した防振性能が実現される。

本発明の第一の実施形態としてのドアストッパを示す正面図。 図１に示すドアストッパの平面図。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。 図３のＩＶ−ＩＶ断面図。 図１に示すドアストッパを圧縮した際の第一の弾性体におけるひずみ分布のシミュレーション結果を示す図。 図１に示すドアストッパを圧縮した際の金属ばねにおけるひずみ分布のシミュレーション結果を示す図。 本発明の第二の実施形態としてのストッパ部材が取り付けられた防振装置の正面図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１〜４には、本発明に従う構造とされた金属ばね付複合防振体の第一の実施形態として、車両用のドアストッパ１０が示されている。ドアストッパ１０は、複合防振体１２が金属ばね１４に固着された構造を有している。なお、以下の説明において、上下方向とは、原則として、図３中の上下方向を言う。

より詳細には、複合防振体１２は、図３，４に示すように、第一の弾性体１６と第二の弾性体１８が相互に重ね合わされて形成されている。第一の弾性体１６は、全体として分銅のような形状を有しており、略長円柱形状とされた本体部２０と、本体部２０から上方へ突出する突出部２２とを一体で備えている。さらに、第一の弾性体１６における突出部２２の下部には、外周面に開口する溝状の凹部２４が形成されている。このような凹部２４が形成されていることにより、本実施形態の突出部２２は、凹部２４を外れた上部が凹部２４を備える下部よりも大径とされている。また、本実施形態の第一の弾性体１６は、下端部において外周へ広がる固着部２６が、全周に亘って連続的に設けられている。

また、第一の弾性体１６は、ゴムや熱可塑性の樹脂エラストマなどで形成されている。さらに、第一の弾性体１６は、第二の弾性体１８よりもエネルギー減衰性能に優れた高減衰の材料で形成されており、好適には、室温条件下において周波数２５Ｈｚ且つ振幅±０．５ｍｍの振動を入力した場合の損失正接（ｔａｎδ）が０．３以上とされて、運動エネルギーを熱エネルギーに変換する粘性に基づいたエネルギー減衰性能に優れている。なお、第一の弾性体１６の損失正接を含む動的性質は、例えば、ＪＩＳ Ｋ６３９４の「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−動的性質の求め方」に基づいて特定することができる。

さらに、第一の弾性体１６の形成材料は、特に限定されるものではないが、例えばスチレン系ゴムやブチル系ゴムが採用されて、例えば、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）やイソブチレンイソプレンゴム（ＩＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）などが好適に採用される。また、第一の弾性体１６の形成材料は、熱可塑性エラストマであっても良く、例えば、合成ゴムとは重合法が異なるＳＢＲなどが好適に採用され得る。

第二の弾性体１８は、全体として略長円錐台形状とされており、第一の弾性体１６の先端側である上側に直列的に配されて第一の弾性体１６の突出部２２の上面に固着される直列配置部２８と、第一の弾性体１６の上部の外周を取り囲むように並列的に配されて、第一の弾性体１６の外周面に固着される並列配置部３０とを、一体的に備えている。

また、第二の弾性体１８には、直列配置部２８を上底壁部とするとともに並列配置部３０を周壁部とする凹陥部３２が、下側に向けて開口するように形成されている。さらに、第二の弾性体１８における凹陥部３２の内周面には、凸部３４が突出して設けられている。凸部３４は、並列配置部３０から内周へ向けて突出して、全周に亘って連続して設けられており、第一の弾性体１６の凹部２４と略対応する断面形状を有していると共に、凸部３４の突出高さ寸法が凹部２４の深さ寸法よりも小さくされている。

また、第二の弾性体１８は、ゴムや熱可塑性の樹脂エラストマなどで形成されており、好適には、第一の弾性体１６よりも圧縮永久ひずみが小さい材料で形成されている。更に、第二の弾性体１８は、８５℃の温度条件下で７０時間に亘って連続的に上下方向で圧縮した場合の圧縮永久ひずみが、２５％以下とされていることが望ましい。なお、第二の弾性体１８の圧縮永久ひずみの測定方法は、ＩＳＯ ８１５やそれに基づくＪＩＳ Ｋ６２６２に規定された「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−常温，高温及び低温における圧縮永久ひずみの求め方」に準ずる。

さらに、第二の弾性体１８の形成材料は、特に限定されるものではないが、例えば、天然ゴム（ＮＲ）やブタジエン系ゴム（ＢＲなど）が好適に用いられる。さらに、第二の弾性体１８の形成材料としては、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）やエチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ，ＥＰＤＭ）なども好適に採用され得る。なお、第一の弾性体１６の動ばね定数が第二の弾性体１８よりも大きくされており、第一の弾性体１６が第二の弾性体１８よりも硬くされている。

そして、第二の弾性体１８は、第一の弾性体１６の上部の表面を覆うように重ね合わされており、第一の弾性体１６の突出部２２が第二の弾性体１８の凹陥部３２に差し入れられている。これにより、第二の弾性体１８の直列配置部２８が、第一の弾性体１６に対して上下方向で重ね合わされて、荷重入力方向において第一の弾性体１６と直列的に配されていると共に、第二の弾性体１８の並列配置部３０が、第一の弾性体１６に対して上下方向と直交する方向で重ね合わされて、荷重入力方向に対して第一の弾性体１６と並列的に配されている。また、第一の弾性体１６の突出部２２は、第二の弾性体１８の直列配置部２８との重ね合わせ面に突出して設けられて、突出方向である軸方向の全長に亘って凹陥部３２の内周に差し入れられており、突出部２２の外周が軸方向の全長に亘って第二の弾性体１８で囲まれている。

このように、第一の弾性体１６の上部の表面が第二の弾性体１８で覆われて、突出部２２が凹陥部３２に差し入れられていることにより、第一の弾性体１６の凹部２４が第二の弾性体１８との重ね合わせ面に開口していると共に、第二の弾性体１８の凸部３４が第一の弾性体１６との重ね合わせ面に突出しており、凸部３４が凹部２４に差し入れられている。

さらに、凹部２４に差し入れられた凸部３４は、凹部２４の上下側壁面に当接状態で重ね合わされていると共に、凹部２４の内周底壁面に対して外周側に離れて配されている。これにより、凸部３４の先端面と凹部２４の内周底壁面との間には、周方向に延びる空所３６が形成されている。本実施形態の空所３６は、環状とされていることによって、外部空間から隔てられた閉空間とされている。

なお、第二の弾性体１８は、第一の弾性体１６の突出部２２における凹部２４の内周底壁面を外れた部分に当接状態で重ね合わされて固着されていると共に、第一の弾性体１６の本体部２０の上端部にも固着されて本体部２０よりも外周まで突出している。また、本実施形態のドアストッパ１０では、第一の弾性体１６と第二の弾性体１８の直列配置部２８が、軸方向で直列的に配されていると共に、第一の弾性体１６と第二の弾性体１８の並列配置部３０が、同軸的に並列配置されている。

かくの如き構造の複合防振体１２は、第一の弾性体１６の下端部が金属ばね１４に固着されている。金属ばね１４は、金属素板が屈曲部３８において折り返された構造を有する金属製の板ばねであって、図３に示すように、湾曲板形状の屈曲部３８に対して、一方側に略平板形状の第一の板状部４０が設けられていると共に、他方側に略平板形状の第二の板状部４２が設けられた構造とされている。さらに、第二の板状部４２には、屈曲部３８と反対側の端部において左右両外側へ延び出す取付部４４，４４が一体形成されており、それら取付部４４，４４にボルト孔４６がそれぞれ貫通形成されている。

金属ばね１４は、上下に向かい合わせに配された第一の板状部４０と第二の板状部４２が、屈曲部３８の弾性変形によって、相対的な角度変化を伴って相対変位することで、ばねとして機能するようになっている。本実施形態では、第一の板状部４０と第二の板状部４２が０°＜θ＜９０°を満たす所定の傾斜角度θだけ相対的に傾斜して配されており、金属ばね１４は荷重の入力によってθが０°に近づくように変形する。なお、荷重が入力されていない初期状態の金属ばね１４において、第一の板状部４０と第二の板状部４２の相対的な傾斜角度θは、３０°以下であることが望ましい。

そして、金属ばね１４の第一の板状部４０の上面に対して、複合防振体１２の第一の弾性体１６が固着されており、金属ばね１４が複合防振体１２の下方に直列的に設けられている。本実施形態では、第一の弾性体１６の下端部に固着部２６が一体形成されていることから、第一の弾性体１６の金属ばね１４に対する固着面積が大きく確保されて、固着強度の向上が図られている。なお、第一の弾性体１６と金属ばね１４の固着方法は、特に限定されるものではなく、接着や溶着などの各種公知の方法が採用され得る。さらに、本実施形態では、第一の弾性体１６と第二の弾性体１８を組み合わせて複合防振体１２を形成した後で、第一の弾性体１６を金属ばね１４に固着しているが、例えば、第一の弾性体１６を単体状態で金属ばね１４に固着した後で、第一の弾性体１６に第二の弾性体１８を組み合わせて、金属ばね１４上で複合防振体１２を形成するようにしてもよい。

このような構造とされた本実施形態に係るドアストッパ１０は、図３に示すように、金属ばね１４の第二の板状部４２が、金属ばね１４のボルト孔４６，４６に挿通される図示しないボルトによって、防振対象部材である車両のボデー骨格４８に取り付けられる。これにより、ドアストッパ１０が振動伝達系の構成部材であるボデー骨格４８と車両用開閉扉としてのドア５０との間に配設されて、ドア５０が閉じる際にドア５０が複合防振体１２に当接して、ドア５０が閉じた状態において、ドアストッパ１０がボデー骨格４８とドア５０の間で圧縮状態とされるようになっている。なお、車両用開閉扉は、必ずしも自動車のサイドドアに限定されず、例えばエンジンフード（ボンネット）やトランクリッド、バックドア（バックハッチ）などを含む。また、自動車以外の鉄道用車両などの開閉扉に対しても、本発明は適用され得る。

そして、ドアストッパ１０が車両に装着された状態でドア５０が閉じられると、ドア５０が複合防振体１２に当接することで、複合防振体１２に略上下方向の荷重が入力されて、第一の弾性体１６の振動減衰作用に基づく防振効果が発揮される。特に、高減衰材料で形成されて、凹部２４の壁部に歪集中部５２が設定された第一の弾性体１６によって、減衰作用が効果的に発揮される。

すなわち、荷重の入力に際して、第一の弾性体１６の突出部２２が略上下方向に圧縮されることから、凹部２４における上下の内面が上下方向で相互に接近するように突出部２２の基端部が変形して、凹部２４の壁部が座屈するように変形する。これにより、荷重の入力時にひずみが集中する歪集中部５２が、第一の弾性体１６における凹部２４の壁部に設定されており、歪集中部５２において第一の弾性体１６のひずみが局所的に大きくなることで、優れた振動減衰作用が発揮される。

なお、本実施形態の歪集中部５２は、例えば、図３に示す縦断面において凹部２４の壁面の変曲点となる部分に設定される。要するに、本実施形態において歪集中部５２は、凹部２４の深さ寸法が最大となる位置で、凹部２４の内周底壁部に設定されている。

そして、第一の弾性体１６は、略上下方向の荷重の入力に対して、凹部２４の開口寸法が上下方向で小さくなるように変形する。即ち、本実施形態において、第一の弾性体１６は、荷重の入力時に、凹部２４における歪集中部５２を挟んだ上下両側の内面が相互に接近するように変形する。これにより、凹部２４によって形成される空所３６は、略上下方向の荷重入力による第一の弾性体１６の変形に際して、空間が実質的に小さくなるように変形する。なお、第一の弾性体１６は、略上下方向の入力に対して、凹部２４の内面の開口角度が小さくなるように変形すると共に、凹部２４の内面の開口角度の変化が、特に歪集中部５２で最も大きくなるようにされている。

また、凹部２４の底壁面と凸部３４の突出先端面が互いに離れており、それら凹部２４と凸部３４の間に空所３６が設けられていることから、凹部２４の壁面が少なくとも底部において凸部３４で拘束されることなく変形を許容されている。それ故、凹部２４の底部に設定された歪集中部５２において、軸方向荷重の入力に対するひずみが大きくなって、目的とする減衰作用をより有利に得ることができる。

また、本実施形態では、第一の弾性体１６の凹部２４に第二の弾性体１８の凸部３４が差し入れられていると共に、凸部３４の基端部分の上下側面が凹部２４の壁面に当接状態で重ね合わされていることにより、凹部２４の壁部の過大な変形が凸部３４の圧縮ばねによって防止されている。それ故、軸方向荷重の入力時に、凹部２４の変形による減衰作用を有効に得ながら、凹部２４の壁部が過大な変形によって損傷するのを防ぐことができる。

加えて、軸方向の荷重入力時に、凹部２４の上側壁部が第二の弾性体１８の直列配置部２８と凸部３４の間で上下に圧縮されると共に、凸部３４が凹部２４の壁部によって上下に圧縮されることにより、更なる減衰作用を得ることも期待できる。

ところで、上下方向の荷重入力時に、凹部２４の壁部の隅部に設定された歪集中部５２においてひずみが大きくなることは、図５に示すシミュレーションの結果によっても確認されている。なお、出力された解析結果はカラー表示されているが、図５（図６）ではグレースケールとされており、応力レベルの差異を識別し難いことから、以下に簡単な説明を加える。すなわち、図５のシミュレーション結果によれば、図中左側の凹部２４の最深部の壁部においてひずみが大きくなることが確認できた。なお、図５と後述する図６のシミュレーションの結果を示す図では、ひずみの大きさが色相によって示されており、ひずみが小さいほど青に近く且つひずみが大きいほど赤に近い色相で示されている。また、図５，６のひずみ分布は、金属ばね１４における第一の板状部４０と第二の板状部４２の相対的な傾斜角度が４°小さくなるまで圧縮した場合のシミュレーション結果を示す。

また、ドア５０を閉じる際などに、ドアストッパ１０に大きな圧縮荷重が入力されると、第二の弾性体１８の直列配置部２８と第一の弾性体１６に加えて、第二の弾性体１８の並列配置部３０がボデー骨格４８とドア５０の間で挟まれて圧縮される。これにより、ドアストッパ１０においてより硬いばねを得ることができて、ボデー骨格４８に対するドア５０の変位が効果的に制限される。要するに、本実施形態のドアストッパ１０では、ばね特性が入力の大きさに応じて段階的に変化するようになっており、入力が大きい場合には、ボデー骨格４８とドア５０の相対的な変位を規制するストッパ作用をより有利に得ることができる。なお、直列配置部２８と並列配置部３０は、図３からも分かるように、ドア５０の閉作動時に、直列配置部２８が並列配置部３０よりも先に圧縮されるように配置されている。

また、ドアストッパ１０に対する主たる荷重の入力方向が略上下方向とされていることから、複合防振体１２と金属ばね１４は、荷重の入力方向で直列的に配されている。これにより、荷重の入力に際して、第一の板状部４０と第二の板状部４２の角度変化を伴う金属ばね１４の弾性変形が生じる。それ故、例えば、ドア５０が閉じられた状態に保持されて、ドアストッパ１０に静荷重が継続的に作用する場合に、金属ばね１４が優先的に弾性変形することによって複合防振体１２の永久変形が防止されて、複合防振体１２の耐久性の向上や防振特性の安定化などが図られる。

なお、荷重の入力に際して、金属ばね１４が弾性変形することは、図６に示すシミュレーションの結果によっても確認されている。すなわち、図６によれば、荷重の入力時に、金属ばね１４は屈曲部３８にひずみが集中しており、金属ばね１４が屈曲部３８において弾性変形していることが分かった。このように、本実施形態のドアストッパ１０では、複合防振体１２だけでなく、金属ばね１４によっても荷重が支持されている。

さらに、金属ばね１４のばね定数は、変形量が大きくなるに従って線形的に大きくなることから、ドア５０が閉じる際などに作用する大荷重の入力時には、金属ばね１４がある程度まで変形した状態から複合防振体１２の弾性変形が生じて、複合防振体１２の防振効果が有効に発揮される。

更にまた、金属ばね１４における第一の板状部４０と第二の板状部４２の角度変化は、ボデー骨格４８とドア５０をつなぐ図示しないヒンジとは異なる位置を中心として生じることから、ドア５０が複合防振体１２に当接した状態からヒンジを中心として閉方向に移動するに従って、ドア５０の複合防振体１２に対する当接位置や当接による荷重の作用方向が変化する。そして、例えば、複合防振体１２における上端の角部にドア５０が当接することにより、ドア５０から及ぼされる荷重による複合防振体１２のひずみが、より歪集中部５２に集中し易くなって、第一の弾性体１６の減衰作用がより効果的に発揮される。

特に本実施形態では、金属ばね１４が弾性変形して荷重入力方向が変化することにより、荷重が複合防振体１２の先端の外周角部に入力されると、突出部２２の上部の外周端部が下向きに押されて、突出部２２の外周面に開口する凹部２４の内面において座屈の如き変形がより生じ易くなる。その結果、凹部２４の内面に設定された歪集中部５２において、周方向で部分的により大きなひずみが生じて、第一の弾性体１６の減衰作用がより大きく発揮される。

加えて、金属ばね１４が複合防振体１２に対して荷重の入力方向で直列的に設けられていることにより、ドアストッパ１０の荷重入力方向でのサイズを、金属ばね１４によって簡単に調節することも可能になる。即ち、第一，第二の弾性体１６，１８によってドアストッパ１０のサイズを調節しようとすると、ばね特性や減衰性能、圧縮永久ひずみなどに対する影響が何れも大きく、要求される特性を実現するために高度な調節が求められるが、金属ばね１４は、減衰と永久変形を考慮する必要がなく、サイズの変更に際して特性を調節し易い。それ故、金属ばね１４のサイズや形状を調節することによって、要求特性を実現しながらサイズの調節を行うことが容易である。従って、ボデー骨格４８とドア５０の隙間（クリアランス）が大きい場合にも、第一，第二の弾性体１６，１８をドア５０に近い位置で金属ばね１４によって支持すれば、ドア５０が閉じた状態でドアストッパ１０からドア５０に及ぼされる当接反力などを有効に得ることができる。これにより、クリアランスの異なるドア構造に対して、共通の複合防振体１２を採用することも可能になる。

図７には、本発明に従う構造とされた金属ばね付複合防振体の第二の実施形態としてのストッパ部材６０が、防振装置６２に取り付けられた状態で示されている。以下の説明において、上下方向とは、原則として、主たる荷重の入力方向である図７中の上下方向を言う。

ストッパ部材６０は、金属ばね６４を備えている。金属ばね６４は、金属素板を屈曲部６６で折り返した構造を有する板ばねであって、湾曲板形状とされた屈曲部６６に対して、一方側に第一の板状部６８が設けられていると共に、他方側に第二の板状部７０が設けられている。

第一の板状部６８は、略平板形状とされており、屈曲部６６の上端部から防振装置６２の内周側へ向けて延び出していると共に、防振装置６２の内周側へ行くに従って上傾している。第二の板状部７０は、略平板形状とされており、屈曲部６６の下端部から防振装置６２の内周側へ向けて延び出していると共に、上下方向に対して略直交して広がっている。さらに、第二の板状部７０には、幅方向（図７中の紙面直交方向）の両側へ突出する取付部としてのかしめ片７２が一体形成されており、このかしめ片７２が第二の取付部材９２にかしめ固定されることで、金属ばね６４が第二の取付部材９２に固定されるようになっている。

また、金属ばね６４には、第一の弾性体７４が固着されている。第一の弾性体７４は、金属ばね６４の第一の板状部６８の上下両面に固着されていると共に、第一の板状部６８の下面に固着された第一の弾性体７４が屈曲部６６および第二の板状部７０の一方の面まで延び出して固着されている。さらに、第一の板状部６８の上面に固着された第一の弾性体７４には、凹部としての２つの凹溝７６，７６が並列的に形成されている。この凹溝７６，７６は、上面に開口しながら第一の板状部６８の幅方向（図７中の紙面直交方向）に直線的に延びており、何れも溝長さ方向（図７中の紙面直交方向）と直交する断面の形状が略矩形とされている。また、第一の弾性体７４における凹溝７６，７６の間には、それら凹溝７６，７６を隔てる突出部７８が設けられており、凹溝７６，７６の隅部である突出部７８の基端部分が、本実施形態における歪集中部５２とされている。なお、突出部７８と反対側の凹溝７６，７６の側壁部は、それぞれ突出部７８と略同じ高さで突出する嵌合突部８０，８０とされている。

また、第一の弾性体７４には、第二の弾性体８２が取り付けられている。第二の弾性体８２は、矩形板状のゴム弾性体であって、上面が略平坦とされている一方、下面が第一の弾性体７４の凹溝７６，７６に対応する凸部８４，８４を備えている。凸部８４，８４は、第一の板状部６８の幅方向（図７中の紙面直交方向）に延びており、凸部８４，８４間の距離が第一の弾性体７４の突出部７８の幅寸法よりも大きくされている。

そして、第二の弾性体８２は、金属ばね６４の第一の板状部６８の上面に固着された第一の弾性体７４に対して上側から重ね合わされており、凸部８４，８４が第一の弾性体７４の凹溝７６，７６の各一方に差し入れられている。本実施形態では、凸部８４，８４間の対向側の面が、第一の弾性体７４の突出部７８の両側面に対して離れており、第一の弾性体７４の突出部７８の両側面と、第二の弾性体８２の凸部８４，８４の対向する側面との間に空所８６が形成されている。これにより、第一の弾性体７４における空所８６の壁部において、歪集中部５２が構成されている。なお、第一の弾性体７４における第二の弾性体８２との重ね合わせ面に突出する突出部７８は、第二の弾性体８２の凸部８４，８４の間に差し入れられており、突出先端面が第二の弾性体８２に重ね合わされている。

一方、凸部８４，８４の他方の側面が、第一の弾性体７４の嵌合突部８０，８０の側面に押し当てられており、凸部８４，８４が嵌合突部８０，８０の間に嵌め入れられることで、第一の弾性体７４と第二の弾性体８２が固定されている。さらに、本実施形態では、凸部８４の外側に嵌合凹部８７が形成されており、この嵌合凹部８７に嵌合突部８０が嵌め入れられることによっても、第一の弾性体７４と第二の弾性体８２が固定されている。

本実施形態の複合防振体８８は、第一の板状部６８の上面に固着された第一の弾性体７４と、それに取り付けられた第二の弾性体８２とによって構成されている。また、第一の弾性体７４は、第二の弾性体８２よりも高減衰の材料で形成されていると共に、第二の弾性体８２よりもばね定数の大きい硬い材料で形成されている。なお、第一の弾性体７４と第二の弾性体８２の形成材料としては、例えば、第一の実施形態と同様のものが好適に採用される。

かくの如き構造とされたストッパ部材６０は、防振装置６２に取り付けられている。防振装置６２は、所謂、お椀形の防振装置であって、第一の取付部材９０と第二の取付部材９２が、本体ゴム弾性体９４によって弾性連結された構造を有している。さらに、第一の取付部材９０には、図７中の左方へ突出するインナブラケット９６が図示しないボルトなどで取り付けられていると共に、第二の取付部材９２には、門形のアウタブラケット９８が取り付けられており、アウタブラケット９８が第一の取付部材９０の上側を跨いで配されている。また、第二の取付部材９２には、上端部分に外周へ突出するフランジ状部１００が全周に亘って設けられていると共に、フランジ状部１００の周方向の一部には、外周への突出寸法が部分的に大きくされたストッパ受部１０２が設けられている。なお、図７において、アウタブラケット９８は、図７中の紙面直交方向の略中央で切断した断面で示されている。また、防振装置６２の具体的な構造は、特に限定されるものではなく、各種公知の構造が採用可能であり、例えば、内部に非圧縮性流体を封入した流体室を備える流体封入式防振装置であってもよい。

そして、ストッパ部材６０を構成する金属ばね６４の第二の板状部７０が、防振装置６２における第二の取付部材９２に設けられたストッパ受部１０２に上側から重ね合わされて、第二の板状部７０のかしめ片７２がストッパ受部１０２に巻き付けられるようにかしめ固定されることで、ストッパ部材６０の金属ばね６４が防振装置６２の第二の取付部材９２に固定されている。尤も、ストッパ部材６０の防振装置６２への装着態様は、あくまでも一例であって、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、金属ばね６４の第二の板状部７０と第二の取付部材９２のストッパ受部１０２との間に係止構造が設けられており、それら金属ばね６４と第二の取付部材９２が係止によって固定されるようになっている他、接着や溶接などの手段で固着してもよいし、第二の取付部材９２の一部によって金属ばね６４が一体形成されていてもよい。加えて、ストッパ部材６０は、インナブラケット９６側に設けることも可能である。

かかるストッパ部材６０の防振装置６２への装着状態において、第二の弾性体８２で構成されたストッパ部材６０の上端部分は、インナブラケット９６の下方に所定の距離（ストッパクリアランス）を隔てて配置されている。要するに、ストッパ部材６０は、防振装置６２への装着状態において、金属ばね６４における第一の板状部６８および第二の板状部７０と、金属ばね６４に取り付けられた複合防振体８８とが、インナブラケット９６と第二の取付部材９２のストッパ受部１０２との上下方向間に配されている。

そして、防振装置６２の第一の取付部材９０と第二の取付部材９２の間に上下方向の振動が入力されて、第一の取付部材９０と第二の取付部材９２が上下方向で相互に接近する方向へ大きく変位すると、第一の取付部材９０に取り付けられたインナブラケット９６が第二の取付部材９２に取り付けられたストッパ部材６０に当接する。これにより、第一の取付部材９０と第二の取付部材９２の上下方向の相対変位量が、インナブラケット９６とストッパ部材６０の当接によって制限されて、本体ゴム弾性体９４の過大な変形が防止されることによる耐久性の向上などが図られる。

さらに、ストッパ部材６０は、第一の弾性体７４が高減衰の材料で形成されていることから、第一の弾性体７４の減衰作用によって、振動を有効に低減することができる。しかも、凹溝７６，７６の隅部に設定された歪集中部５２，５２に対して、荷重入力によるひずみが集中することから、第一の弾性体７４の変形によって発揮される減衰作用をより効率的に得ることができる。

また、ストッパ部材６０においてインナブラケット９６に直接当接する部分が、第一の弾性体７４よりも柔らかい第二の弾性体８２で構成されていることから、インナブラケット９６とストッパ部材６０の当接初期において緩衝性を有利に得ることができて、衝撃や打音などが防止される。さらに、インナブラケット９６がより強く押し当てられると、第二の弾性体８２よりも硬い第一の弾性体７４によって、第一の取付部材９０と第二の取付部材９２の相対変位量が制限されることから、目的とするストッパ機能が有効に発揮される。

しかも、インナブラケット９６とストッパ部材６０の当接初期には、金属ばね６４のばね定数が比較的に小さく、金属ばね６４が小さな力で弾性変形することから、金属ばね６４の弾性によっても緩衝性を有利に得ることができる。さらに、金属ばね６４のばね定数は、変形量が増すに従って線形的に大きくなることから、入力が大きい場合には、第一の取付部材９０と第二の取付部材９２の相対変位量が、金属ばね６４の弾性によっても有効に制限される。

さらに、荷重が入力されていない初期形状の金属ばね６４は、複合防振体８８を支持する第一の板状部６８が内周側へ向けて上傾しており、複合防振体８８の上面も第一の板状部６８と同じ方向に傾斜していることから、上下方向に対して略直交して広がるインナブラケット９６の下面が複合防振体８８に当接する際に、金属ばね６４の変形に伴って当接面積が徐々に大きくなる。それ故、当接初期には小さな当接面積による緩衝作用が有効に発揮される一方、金属ばね６４の変形が大きくなると、大きな面積で当接することによって、第一の取付部材９０と第二の取付部材９２の相対変位を効果的に制限することができる。

以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、複合防振体の具体的な形状は、前記実施形態の例示によって限定的に解釈されない。具体的には、例えば、略円板形状乃至は円柱形状の第一の弾性体と、略円板形状乃至は円柱形状の第二の弾性体とを、軸方向で重ね合わせて複合防振体を構成することもできるし、略円柱形状の第一の弾性体と、その外周面に重ね合わされて同軸的に並列配置される略円筒形状の第二の弾性体とによって、複合防振体を構成することもできる。

また、前記実施形態では、荷重の入力時に、歪集中部における凹部の内面の開口角度が小さくなるように、第一の弾性体が変形する例を示したが、例えば、荷重の入力時に、歪集中部における凹部の内面の開口角度が大きくなるように第一の弾性体が変形することで、第一の弾性体のひずみが歪集中部において大きくなるようにもできる。

また、前記実施形態では、複合防振体１２の基端部が第一の弾性体１６で構成されていると共に、複合防振体１２の先端部が第二の弾性体１８で構成されている構造を例示したが、例えば、複合防振体の先端部が第一の弾性体で構成されていると共に、複合防振体の基端部が第二の弾性体で構成されている構造を採用することもできる。なお、第一の弾性体と第二の弾性体が同軸的に並列配置される場合には、第一の弾性体は内周に配されてもよいし、外周に配されてもよい。

また、第一の実施形態に係る複合防振体１２は、軸方向視で略長円形とされているが、例えば、軸方向視で円形や多角形、異形などであっても同様の構造を実現することができる。

歪集中部は、必ずしも空所の壁部に設定されるものに限定されず、例えば、第一の弾性体における第二の弾性体との当接面などにも設定され得る。従って、本発明において空所は必須ではない。

金属ばねの具体的な構造は、特に限定されるものではなく、例えば、折り返されていない板ばねなどであってもよい。さらに、金属ばねは、ボデー骨格４８などへの取付構造（前記実施形態ではボルト孔４６を備えた取付部４４）を備えている必要はなく、取付構造を金属ばねとは別に設けることもできる。

第二の弾性体１８の特性は、第一の弾性体１６に比して減衰が低くされている他は適宜に設定されるものであって、低動ばね特性による緩衝性や永久変形の生じ難さ、製造の容易さ、第一の弾性体１６との接着性など、各種の要求性能に応じて第二の弾性体１８の特性が設定される。

さらに、金属ばね付複合防振体は、必ずしも車両の開閉扉部分に適用されるドアストッパやエンジンマウントなどの防振装置のストッパ部材としてのみならず、例えば、建築物など車両以外の開閉扉のストッパなどにも適用され得る。また、金属ばね付複合防振体は、車両用開閉扉に適用される場合に、例えば、金属ばねが車両用開閉扉に取り付けられて、車両用開閉扉の閉状態で複合防振体がボデー骨格に押し当てられるようにしてもよい。

１０：ドアストッパ（金属ばね付複合防振体）、１２，８８：複合防振体、１４，６４：金属ばね、１６，７４：第一の弾性体、１８，８２：第二の弾性体、２２，７８：突出部、２４：凹部、２８：直列配置部、３０：並列配置部、３４，８４：凸部、３８，６６：屈曲部、４４：取付部、４８：ボデー骨格（防振対象部材）、５０：ドア（車両用開閉扉）、５２：歪集中部、６０：ストッパ部材（金属ばね付複合防振体）、７２：かしめ片（取付部）、７６：凹溝（凹部）

Claims (13)

1. 第一の弾性体と第二の弾性体が相互に重ね合わされており、該第一の弾性体が該第二の弾性体よりも高減衰の材料で形成されていると共に、荷重入力時のひずみが大きくなる歪集中部が該第一の弾性体に設定されており、更に該第一の弾性体と該第二の弾性体で構成された複合防振体に対して金属ばねが荷重入力方向で直列的に設けられていることを特徴とする金属ばね付複合防振体。
2. 前記金属ばねが防振対象部材への取付部を備えている請求項１に記載の金属ばね付複合防振体。
3. 前記金属ばねが屈曲部で折り返された板ばねとされている請求項１又は２に記載の金属ばね付複合防振体。
4. 前記第一の弾性体と前記第二の弾性体が荷重の入力方向に重ね合わされている請求項１〜３の何れか一項に記載の金属ばね付複合防振体。
5. 前記第一の弾性体に対して前記金属ばねが取り付けられている請求項４に記載の金属ばね付複合防振体。
6. 前記第一の弾性体における前記第二の弾性体との重ね合わせ面には該第二の弾性体に向けて突出する突出部が設けられていると共に、該突出部の外周に凹部が形成されて、該凹部によって前記歪集中部が設定されている請求項４又は５に記載の金属ばね付複合防振体。
7. 前記第二の弾性体は、前記第一の弾性体の先端側に直列的に配置された直列配置部と、該第一の弾性体に対して並列配置された並列配置部とを備えている請求項１〜６の何れか一項に記載の金属ばね付複合防振体。
8. 前記第一の弾性体における前記第二の弾性体との重ね合わせ面に凹部が開口して、該凹部によって前記歪集中部が設定されていると共に、該凹部に差し入れられる凸部が該第二の弾性体に設けられて、該凸部が該凹部の内面に当接している請求項１〜７の何れか一項に記載の金属ばね付複合防振体。
9. 車両用開閉扉と車両のボデー骨格との何れか一方に前記金属ばねが取り付けられることで前記複合防振体がそれら車両用開閉扉とボデー骨格の間に配設されるようになっており、該車両用開閉扉を閉じた状態において該複合防振体が該車両用開閉扉と該ボデー骨格の間で圧縮状態とされる請求項１〜８の何れか一項に記載の金属ばね付複合防振体。
10. 前記第二の弾性体が、前記第一の弾性体よりも圧縮永久ひずみの小さい材料で形成されている請求項１〜９の何れか一項に記載の金属ばね付複合防振体。
11. 前記第一の弾性体の損失正接（ｔａｎδ）が０．３以上とされていると共に、前記第二の弾性体の圧縮永久ひずみが、８５℃の温度条件下で７０時間に亘って圧縮した場合に２５％以下とされており、更に該第一の弾性体が該第二の弾性体よりも硬くされている請求項１０に記載の金属ばね付複合防振体。
12. 前記第一の弾性体がスチレン系ゴム又はブチル系ゴムとされている請求項１〜１１の何れか一項に記載の金属ばね付複合防振体。
13. 前記第二の弾性体が天然ゴム又はブタジエン系ゴムとされている請求項１〜１２の何れか一項に記載の金属ばね付複合防振体。